Após um certo número de ciclos de baterias de lítio usando separadores comerciais tradicionais, um grande número de dendritos de lítio "semelhantes a couve-flor" aparecerá na superfície do ânodo metálico de lítio. Os dendritos de lítio são um problema comum em baterias de metal de lítio. Eles não apenas causam curto-circuitos na bateria, mas também aceleram o processo de envelhecimento da bateria.

Recentemente, a equipe de pesquisa científica do Centro de Pesquisa de Materiais do Instituto de Física Moderna, da Academia Chinesa de Ciências e colaboradores desenvolveram umUm separador de bateria multifuncional baseado na tecnologia de rastreamento de íons - membrana de gerenciamento de íons (IMM).


Ilustração esquemática das características de transporte de íons e comportamento de deposição de lítio na superfície do ânodo de uma membrana de gerenciamento de íons (direita) e um separador poroso convencional (esquerda)

Na superfície do ânodo voltada para a membrana de gerenciamento de íons (IMM),Uma deposição de lítio mais densa e uniforme é alcançada sem crescimento óbvio de dendritos de lítio.

Acontece que a estrutura dos poros dos separadores porosos tradicionais (PPS) exibe diâmetros e comprimentos de poros inconsistentes, resultando em distribuição desigual da concentração de íons de lítio sob os poros do separador.

Esta membrana de gerenciamento de íons possui nanoporos eletronegativos dispostos verticalmente com tamanhos de poros uniformes, mostrando uma distribuição uniforme da concentração de íons de lítio.

Simplificando, ele permite que os íons de lítio viajem de maneira mais suave e eficiente na bateria, fazendo com que ela tenha um desempenho melhor, carregue mais rápido e dure mais.


A membrana de gerenciamento de íons ajuda a obter um ânodo de metal de lítio livre de crescimento de dendritos

A Academia Chinesa de Ciências disse que, sob certas condições, esta membrana de gerenciamento de íons pode estender o ciclo de vida das baterias de lítio para 1.200 horas. Para baterias Li/LiFePO4, esse processo pode manter 79,84% da capacidade após 1.000 ciclos.

Este trabalho de pesquisa fornece novas ideias para o projeto e desenvolvimento de separadores de baterias multifuncionais, bem como resolve os problemas de segurança das baterias de lítio metálico de alto desempenho.

Informações sobre o artigo: https://doi.org/10.1002/aenm.202401377